Структурная функция жиров. Функции жиров в клетке

Под общим термином липиды (жиры) в науке объединяются все жироподобные вещества. Жиры представляют собой органические соединения, обладающие различным внутренним строением, но похожими свойствами. Эти вещества нерастворимы в воде. Но при этом они хорошо растворяются в других веществах - хлороформе, бензине. Жиры очень широко распространены в живой природе.

Исследования жиров

Строение жиров делает их незаменимым материалом для любого живого организма. Предположение о том, что эти вещества имеют одну скрытую кислоту, было сделано еще в XVII веке французским ученым Клодом Жозефом Жоруа. Он обнаружил, что процесс разложения мыла кислотой сопровождается выделением жирной массы. Ученый подчеркивал, что эта масса не является исходным жиром, поскольку отличается от него по некоторым свойствам.

Тот факт, что в строение липидов также входит глицерин, впервые был открыт шведским ученым Карлом Шееле. Полностью состав жиров был определен французским ученым Мишелем Шеврелем.

Классификация

По составу и строению жиры классифицировать очень сложно, поскольку в эту категорию входит большое количество веществ, различающихся по своему строению. Они объединяются только по одному признаку - гидрофобности. По отношению к процессу гидролиза биологи разделяют липиды на две категории - омыляемые и неомыляемые.

К первой категории относится большое число стероидных жиров, в состав которых входит холестерол, а также производные от него: стероидные витамины, гормоны, а также желчные кислоты. В категорию омыляемых жиров попадают липиды, называемые простыми и сложными. Простые - это те, что состоят из спирта, а также жирных кислот. К данной группе относятся различные типы воска, эфиры холестерола и другие вещества. Сложные жиры содержат в себе, помимо спирта и жирных кислот, другие вещества. К этой категории относятся фосфолипиды, сфинголипиды и другие.

Есть и другая классификация. Согласно ей, к первой группе жиров относятся нейтральные жиры, ко второй - жироподобные вещества (липоиды). К нейтральным относят комплексные жиры трехатомного спирта, например глицерина, или же ряда других жирных кислот, имеющих сходное строение.

Разнообразие в природе

К липоидам относят те вещества, которые встречаются в живых организмах, независимо от их внутреннего строения. Жироподобные вещества могут растворяться в эфире, хлороформе, бензоле, горячем спирте. Всего в природе найдено более 200 различных жирных кислот. При этом широкое распространение имеют не более 20 типов. Содержатся они как в животных организмах, так и в растениях. Жиры являются одной из главных групп веществ. Они обладают очень высокой энергетической ценностью - из одного грамма жира выделяется 37,7 кДж энергии.

Функции

Во многом функции, выполняемые жирами, зависят от их типа:

Резервно-энергетическая. Вещества подкожного жира являются основным источником питания живых существ при голодании. Также они представляют собой источник питания для поперечно-полосатых мышц, печени, почек.
Структурная. Жиры входят в состав межклеточных мембран. Главными их компонентами являются холестерол и гликолипиды.
Сигнальная. Липиды выполняют различные рецепторные функции и участвуют во взаимодействии между клетками.
Защитная. Подкожный жир также является хорошим термоизолирующим веществом для живых организмов. Он обеспечивает и защиту внутренних органов.

Строение жиров

Одна молекула любого липида состоит из остатка спирта - глицерина, а также трех остатков различных жирных кислот. Поэтому жиры иначе называются триглицеридами. Глицерин представляет собой бесцветную и вязкую жидкость, у которой нет запаха. Он тяжелее воды, и потому легко смешивается с ней. Температура плавления глицерина составляет +17,9 о С. Практически во все категории липидов входят жирные кислоты. По химическому строению жиры - это сложные соединения, которые включают в себя трехатомный глицерин, а также высокомолекулярные жирные кислоты.

Свойства

Липиды вступают в любые реакции, которые свойственны сложным эфирам. Однако у них есть и некоторые характерные особенности, связанные с их внутренним строением, а также наличием глицерина. По своему строению жиры также делятся на две категории - насыщенные и ненасыщенные. Насыщенные не содержат двойных атомных связей, ненасыщенные - содержат. К первым принадлежат такие вещества, как стеариновая и пальмитиновая кислоты. К ненасыщенным относится, к примеру, олеиновая кислота. Помимо различных кислот, строение жиров включает в себя также некоторые жироподобные вещества - фосфатиды и стерины. Они также имеют больше значение для живых организмов, так как участвуют в синтезе гормонов.

Большая часть жиров являются легкоплавкими - иными словами, они остаются в жидком состоянии при комнатной температуре. Животные жиры, наоборот, при комнатной температуре остаются твердыми, поскольку содержат большое количество насыщенных жирных кислот. К примеру, говяжье сало содержит следующие вещества - глицерин, пальмитиновую и стеариновую кислоты. Пальмитиновая плавится при температуре 43 о С, а стеариновая - при 60 о С.

Основной предмет, в рамках которого школьники изучают строение жиров - химия. Поэтому ученику желательно знать не только набор тех веществ, которые входят в состав различных липидов, но также иметь понимание их свойств. Например, жирные кислоты являются основой растительных жиров. Это вещества, которые получили свое название от процесса их выделения из липидов.

Липиды в организме

Химическое строение жиров - это остатки глицерина, который хорошо растворяется в воде, а также остатки жирных кислот, которые, наоборот, в воде нерастворимы. Если нанести каплю жира на поверхность воды, то в ее сторону обратится глицериновая часть, а сверху будут располагаться жирные кислоты. Эта ориентация очень важна. Слой жира, который входит в состав клеточных оболочек любого живого организма, препятствует растворению клетки в воде. Особенно важными являются вещества под названием фосфолипиды.

Фосфолипиды в клетках

Они также содержат в своем составе жирные кислоты и глицерин. Фосфолипиды отличаются от других групп жиров тем, что содержат также и остатки фосфорной кислоты. Фосфолипиды являются одними из важнейших компонентов клеточных оболочек. Также большую важность для живого организма несут и гликолипиды - вещества, содержащие в себе жиры и углеводы. Строение и функции этих веществ позволяют им осуществлять различные функции в нервной ткани. В частности, большое их количество содержится в тканях головного мозга. Гликолипиды размещаются на внешней части плазматических мембран клеток.

Строение белков, жиров и углеводов

АТФ, нуклеиновые кислоты, а также белки, жиры и углеводы относятся к органическим веществам клетки. Они состоят из макромолекул - больших и сложных по своему строению молекул, содержащих, в свою очередь, более мелкие и простые частицы. В природе встречаются три типа питательных веществ - это белки, жиры и углеводы. Строение они имеют разное. Несмотря на то, что каждый из этих трех типов веществ относится к углеродным соединениям, один и тот же атом углерода может образовывать различные внутриатомные соединения. Углеводы представляют собой органические соединения, которые состоят из углерода, водорода, а также кислорода.

Отличия в функциях

Различается не только строение углеводов и жиров, но и их функции. Углеводы расщепляются быстрее, чем остальные вещества - и поэтому они могут образовывать большее количество энергии. Находясь в организме в большом количестве, углеводы могут трансформироваться в жиры. Белки же не поддаются такой трансформации. Их строение намного сложнее, чем строение углеводов. Строение углеводов и жиров делает их основным источником энергии для живых организмов. Белки же являются теми веществами, которые расходуются в качестве строительного материала для поврежденных клеток в организме. Недаром они носят название «протеины» - слово «протос» произошло от древнегреческого языка и переводится как «тот, кто на первом месте».

Белки представляют собой линейные полимеры, содержащие в себе соединенные ковалентными связями аминокислоты. К настоящему времени они разделяются на две категории: фибриллярные и глобулярные. В строении белка различают первичную структуру и вторичную.

Состав и строение жиров делают их незаменимыми для здоровья любого живого организма. При заболеваниях и снижении аппетита отложенный жир действует в качестве дополнительного источника питания. Он является одним из главных источников энергии. Однако избыточное употребление жирных продуктов может ухудшить усвоение белка, магния, а также кальция.

Применение жиров

Люди давно научились применять эти вещества не только для питания, но и в быту. Жиры использовали для светильников еще во времена доисторической эпохи, ими смазывали полозья, при помощи которых корабли спускались на воду.

Эти вещества широко применяются в современной промышленности. Около трети всех производимых жиров имеет техническое предназначение. Остальные предназначены для употребления в пищу. В большом количестве липиды используют в парфюмерной индустрии, косметике, отрасли мыловарения. В пищу употребляются, главным образом, растительные масла - обычно они входят в состав различных продуктов питания, таких, как майонез, шоколад, консервы. В промышленной отрасли липиды используют для производства различных видов красок, лекарств. Также рыбий жир добавляют в олифу.

Технический жир обычно получают из отходов пищевого сырья и используют для производства мыла, хозяйственных средств. Также его добывают из подкожного жира различных морских животных. В фармацевтике он применяется для производства витамина А. Особенно его много в печени тресковых рыб, абрикосовом и персиковом маслах.

Жирами принято называть группу простых липидов, способных утилизироваться организмом человека, имеющих общие структурные особенности. Жиры, некоторые липиды, их составные части ответственны за многие процессы нормальной жизнедеятельности человека. Функции жиров в организме человека очень важны

Функции жиров в организме человека

Физиология, медицина, биохимия интенсивно развиваются параллельно с появлением новых приборных возможностей исследования. Постоянно появляются дополнительные научные данные, с учетом которых основные функции жиров в организме можно представить в предлагаемой совокупности.

Энергетическая . В результате окислительного расщепления из 1 гр жира опосредованно образуется 9 ккал энергии, что значительно превышает аналогичные цифры для белков и углеводов.

Регуляторная . Установлено, что в результате обменных реакций 1 гр жира в организме синтезируется 10 гр «внутренней» воды, которую правильнее называть эндогенной. Вода, которую мы получаем с пищей, напитками, называется «внешней», экзогенной. Вода – интереснейшее вещество, склонное объединяться в группы – ассоциаты. Этим отличаются характеристики воды, претерпевшей таяние, очистку, кипячение. Аналогично отличаются качества воды, синтезировавшейся в организме и поступившей извне. Эндогенная вода синтезироваться должна обязательно, хотя ее роль окончательно пока не установлена.

Структурно-пластическая . Жиры, самостоятельно либо в комплексе с белками, углеводами, участвуют в образовании тканей. Важнейшее значение имеет слой клеточных оболочек, состоящий из липопротеидов – структурных образований из липидов и белков. Нормальное состояние липидного слоя мембраны клетки обеспечивает обмен веществ и энергии. Так структурно-пластические функции жиров в клетке интегрируется с транспортной функцией.

Защитная . Подкожный слой жира выполняет теплосохраняющую функцию, защищает организм от переохлаждения. Это хорошо заметно на примере купающихся в прохладном море детей. Малыши с незначительным слоем подкожного жира замерзают очень быстро. Дети с нормальной жировой прослойкой могут принимать водные процедуры гораздо дольше. Естественный жировой слой на внутренних органах защищает их в некоторой степени от механических воздействий. Незначительная жировая прослойка покрывает в норме многие органы.

Обеспечивающая . Натуральные жиры – это всегда смеси, содержащие дополнительные биологически активные вещества. Роль жиров в организме заключается в параллельном обеспечении важными для физиологии компонентами: витаминами, витаминоподобными соединениями, стеринами, некоторыми сложными липидами.

Косметически-гигиеническая . Тонкий слой жиров, имеющийся на коже, придает ей упругость, эластичность, защищает от растрескивания. Цельность кожи, не содержащей микротрещины, исключает попадание микробов.

Состав жиров

Жиры – это группа веществ, состоящая из одного или нескольких сложных эфиров высокомолекулярных карбоновых кислот и спирта – глицерина. Кислоты, содержащие более 4 атомов углерода, принято называть высшими жирными. Состав жиров варьируется в зависимости от источника выделения. Помимо указанных сложных эфиров натуральные жиры могут содержать небольшое количество свободных высокомолекулярных кислот, ароматизирующих веществ, пигментов.

По структурным особенностям кислотных остатков всю группу принято разделять на насыщенные и ненасыщенные жиры.

В насыщенных жирах все атомы углерода в кислотном остатке связаны друг с другом только одинарными связями. Самая маленькая насыщенная кислота, входящая в состав жиров, называется масляной. При длительном хранении сложноэфирная связь может разрушаться, кислоты освобождаются. Свободная масляная кислота имеет резкий запах, горьковатый вкус. Это одна из причин ухудшения качеств жира при длительном хранении.

Важно! Насыщенные высшие карбоновые кислоты преобладают в основном в животных жирах.

Наиболее распространены в природных жирах кислоты с большим, чем у масляной кислоты количеством атомов углерода и массой молекул, например пальмитиновая, стеариновая. Пальмитиновую впервые выделили из масла пальм, ее содержание в котором достигает 50%. Стеариновую кислоту впервые извлекли из сала свиней, название которого на греческом языке стало основой названия кислоты. Все насыщенные кислоты плохо растворяются в воде, что осложняет выполнение функций жиров в клетке.

Ненасыщенными жирами называют сложные эфиры со значительным содержанием ненасыщенных высокомолекулярных кислот: олеиновой, линолевой, линоленовой, арахидоновой. Термин «ненасыщенные» обусловлен наличием между атомами углерода в таких молекулах не одинарных, а двойных связей. На обыденном языке можно сказать, что такие вещества не полностью насыщены водородом. Для обычных потребителей важны не структурные особенности, а свойства из них происходящие.

Важно! Все ненасыщенные жиры содержатся в основном в растениях, имеют низкие температуры плавления.

При нормальных комнатных условиях они находятся в жидком состоянии. Ненасыщенные кислоты принято подразделять на группы: олеиновая кислота и структурно похожие, линолевая кислота и ей подобные, линоленовая кислота с гомологами, арахидоновая кислота. Три последние группы имеют больше, чем одну двойную связь в молекуле. Поэтому их называют полиненасыщенными (ПНЖК). Устаревшим считают название этого комплекса кислот витамином F. Сейчас часто кислоты типа линоленовой называют омега-3, типа линолевой и арахидоновой – омега – 6 кислотами.

Структурная функция заключается в формировании мембран клетки.

Пластическая роль выполняется при образовании соединительной ткани, поверхности нервных волокон.

Антисклеротическая функция сводится к способности выводить излишек холестерина из полости кровеносных сосудов. Жиры и холестерин должны поступать в организм в строго определенном соотношении. Избыточный холестерин, поступающий извне, в совокупности с синтезирующимся внутри организма может провоцировать изменения сосудов.

ПНЖК увеличивают защитные ресурсы организма по отношению к внешним воздействиям, например, вирусов, микробов, неблагоприятных экологических факторов.

Для нормальной работы сердечнососудистой системы важно иметь физиологические показатели свертываемости крови. ПНЖК способствуют нормализации свертываемости, склонной с возрастом человека увеличиваться.

В научной литературе есть информация о способности ПНЖК расщеплять некоторые виды злокачественных клеток.

Из арахидоновой кислоты при участии ферментов образуются простагландины, которые относят к гормонам и гормоноподобным веществам. Простагландины обладают разнохарактерным регуляторным действием, в частности опосредованно улучшают расщепление жиров в организме.

ПНЖК незаменимы и должны содержаться в каждодневном рационе.

Источники жиров растительного и животного происхождения

Все пищевые продукты получают из животных и растений. Жиры не являются исключением. В настоящее время известно более 600 примеров различных жиров. Превалирующее (более 400) количество – это растительные вещества. 80 видов – жиры животных, более 100 видов – жиры обитателей водоемов. Источники жиров растительного и животного происхождения разнообразны, в огромной мере определены кулинарными традициями, местом проживания, климатом, уровнем дохода населения.

Часть жиров видна зрительно. Это сливочное и растительные масла, сало, животные жиры в составе мяса, маргарины.
Некоторые жиры продуктов невидимы. Они равномерно распределены в мясных, кондитерских изделиях, молочных продуктах, хлебе, рыбе, крупах, орехах.

Сколько жиров нужно в день?

Потребность каждого человека следует определять с учетом многих обстоятельств: возраста, вида деятельности, ареала проживания, типа конституции. При занятиях спортом целесообразно получить консультацию специалиста, который сможет учесть все индивидуальные особенности. Важно помнить, что животные жиры и холестерин поступают с пищей параллельно, составлять рацион с учетом всех компонентов.

Ответ на вопрос «Сколько жиров нужно в день поглощать каждому человеку?» можно представить в виде следующего перечня:

суммарное количество всех жиров -80-100 гр;
растительных масел – 25-30 гр;
ПНЖК – 2-6 гр;
холестерина – 1 гр;
фосфолипидов – 5 гр.

Максимальное количество жиров содержится в очищенных растительных маслах (до 99,8%), в сливочных маслах – до 92,5% жиров, в маргаринах – до 82%.

Нужно помнить, что один из методов получения маргаринов заключается в насыщении водородом растительных масел. Процесс называется гидрогенизацией. При этом в продукте получаются изомеры, обладающие негативным физиологическим действием – транс-изомеры. В последнее время используют иной метод получения маргарина – модификацию растительных масел. Вредных изомеров при этом не образуется. Изначально маргарин был изобретен во Франции в конце 19 века для питания бедных слоев населения и военных. По мере возможности маргарин из рациона лучше исключить.

В молочных продуктах содержание жиров может достигать 30%, в крупах – 6%, в твердых сырах – 50%.

Учитывая важность ПНЖК, следует помнить об источниках их содержания

Максимальное количество незаменимых кислот, прежде всего арахидоновой, находится в жире рыб. Идеальный поставщик этой кислоты – рыбья печень.
Много ПНЖК содержится в растительных маслах. Содержание линолевой кислоты в кукурузном масле достигает 56%, в подсолнечном – 46%.
Удельный вес ПНЖК не превышает 22 % в свином сале, курином, гусином жире. Оливковое масло содержит 15% незаменимых кислот.
В сливочном масле, большинстве животных жиров, в молочных жирах ПНЖК содержится мало, до 6%.

В перечне обязательных компонентов натуральных жиров, рекомендуемых к ежедневному питанию, находится холестерин. Нужное количество мы получаем, съедая яйца, сливочное масло, субпродукты. Злоупотреблять ими не следует.

В пище обязательно должны присутствовать фосфолипиды, относящиеся к сложным липидам. Они способствуют транспортировке продуктов расщепления жиров в организме, их эффективной утилизации, предотвращают жировое перерождение клеток печени, нормализуют обмен веществ в целом. Фосфолипиды содержатся в большом количестве в желтке яиц, печени, молочных сливках, сметане.

Избыток жиров в пище

При излишке жиров в каждодневном рационе деформируются все обменные процессы. Избыток жиров в пище приводит к преобладанию процессов накопления над реакциями расщепления. Происходит жировое перерождение клеток. Они не могут выполнять физиологические функции, что провоцирует многочисленные нарушения.

Недостаток жиров в пище

Если жиров поступает мало, нарушается энергетическая подпитка организма. Какая-то часть может синтезироваться из остатков молекул, образующихся при утилизации белков, углеводов. Незаменимые кислоты образовываться в организме не могут. Следовательно, все функции этих кислот не реализуется. Это приводит к упадку сил, понижению сопротивляемости, нарушению холестеринового обмена, гормональному дисбалансу. Абсолютный недостаток жиров в пище встречается редко. Нехватка полезных компонентов жира может проявляться при несоблюдении правил сочетания пищевых жиров.

Алексей Динулов, Элит - Тренер FPA

· Энергетическая функция: снабжают организм энергией. Калорическая ценность жиров выше, чем у углеводов и белков (1г жира даёт при окислении около 9 ккал). Энергетическую роль выполняют резервные жиры
· Пластическая функция: жиры входят в состав всех мембран, составляя их каркас. Эту роль выполняют структурные белки.
· Регуляторные функции:
- а) липиды определяют проницаемость клеточных мембран, регулируют активность мембранных ферментов
- б) из липидов синтезируются особые тканевые гормоны эйкозаноиды
· Защитная функция: липиды создают механическую защиту внутренних органов от повреждений и травм
· Терморегуляторная функция: липиды подкожной клетчатки снижают теплоотдачу организма
· Участвуют в проведении нервных импульсов, формируют миелиновые оболочки нервных пучков, играющие роль «электроизолятов»
· Липиды растворяют жирорастворимые витамины
· Жиры являются важными источниками эндогенной воды

Состав клеточных мембран. В состав клеточных мембран в различных соотношениях входят белки, жиры и углеводы. На долю белков в среднем приходится 50%, липидов - 30%, углеводов - 10%.

Белки представлены ферментами, структурными, транспортными, рецепторными белками. Около половины липидов мембран составляют глицерофосфолипиды, треть приходится на холестерин, меньшая часть - на сфинголипиды. Углеводы клеточных мембран представлены компонентами гликосфинголипидов, гликопротеидов.

Структура клеточных мембран. В настоящее время общепринятой является мозаичная структура клеточной мембраны. Согласно этой модели, основу клеточной мембраны составляют глицерофосфолипиды, которые ориентированы в мембране таким образом, что гидрофильные участки находятся на поверхности, а гидрофобные в глубине клеточной мембраны. В силу дифильности глицерофосфолипиды образуют билипидный слой. Фосфолипиды в клеточных мембранах располагается ассимитрично, на поверхности плазматической мембраны располагается в основном фосфатидилхолин, а внутри фосфотидилколамин и фосфатидилсерин.

Белки в клеточных мембранах делятся на поверхностные белки и интергральные. Интегральные белки обычно расположены в мембране асимметрично. Толщину мембраны пронизывает гидрофобные участки белка, чаще всего уложенные в виде альфа - спирали, С-конец полипептидной цепи находится на внутренней поверхности, а N-конец на внешней поверхности мембраны. Очень часто к N-концевому фрагменту присоединяются углеводы, выполняющие рецепторную функцию. Гидрофобные части белка связываются с гидрофобными участками липидов, а гидрофильные с гидрофильными участками липидов.

Физико-химические свойства мембран определяются химическим составом мембран и температурой окружающей среды. Жёсткость мембранам придают холестерин и насыщенные жирные кислоты. Непредельные жирные кислоты придают текучесть липидам клеточной мембраны. При низкой температуре фосфолипиды достаточно жёстко зафиксированы в составе мембраны, при повышении температуры возможно перемещение липидов. При температуре тела жиры находятся в жидком состоянии.

Функции клеточных мембран

1. Разделительная функция - мембраны придают форму клеткам, формируют внутренние отсеки, взаимодействуют со структурой цитоскелета.
2. Коммуникативная функция - мембраны обеспечивают межклеточные контакты с помощью рецепторов.
3. Метаболическая функция - в клеточные мембраны встроены мембранные ферменты.
4. Транспортная функция - через мембрану осуществляется транспорт веществ.
5. Рецепторная функция - избирательное взаимодействие рецепторов мембран с различными веществами.

Транспорт веществ через клеточные мембраны

1. Пассивный транспорт веществ, который осуществляется по градиенту концентрации через соответствующие мембранные каналы
2. Активный транспорт против градиента концентрации с использованием энергии АТФ
3. Облегчённый транспорт, в котором участвуют особые дополнительные транспортные белки, осуществляющие или однонаправленное перемещение двух веществ, или разнонаправленное перемещение двух веществ через мембрану

4. Транспорт макромолекул осуществляется путём эндоцитоза или экзоцитоза.

Переваривание жиров.

Для взрослого человека суточная потребность в жирах составляет 70-80 г, для детей 5 - 7 г/кг.

У взрослых людей процесс пищеварения происходит в тонком кишечнике. Необходимыми условиями для этого являются:

- наличие ферментов
- оптимальное рН
- эмульгирование жиров

Необходимость эмульгирования жиров связана с водонерастворимостью жиров. Водорастворимые ферменты могут действовать на липиды только на поверхности жировой капли. Эмульгирование повышает поверхность раздела липид / вода и обеспечивает большую поверхность контакта фермента и жира. В эмульгировании жиров основную роль играют жёлчные кислоты, выделяемые в просвет кишечника в составе жёлчи.

Различают простые и парные, первичные и вторичные жёлчные кислоты:

Простые жёлчные кислоты являются производными холановой кислоты.

К простым жёлчным кислотам относятся холевая, дезоксихолевая кислота, хенодезоксихолевая и литохолевая кислоты.

Синтез желчных кислот из холестерина происходит в печени. Ключевым ферментом является 7-альфагидроксилаза. Она переводит холестерин при участии цитохрома Р 450 в 7-альфахолестерин - 3,7 (ОН) 2 . Он, в свою очередь, переходит в хенодезоксихолевую кислоту 3,7 (ОН) 2 путём укорочения бокового радикала и в холевую кислоту 3,7,12 (ОН) 3 . Эти две кислоты являются первичными жёлчными кислотами. Их полярность увеличивается при образовании парных жёлчных кислот путём присоединения глицина (гликокола) и таурина.

У взрослого человека до 80% всех жёлчных кислот представлено гликохолевой и таурохолевой кислотами. В кишечнике под действием микрофлоры происходит отцепление таурина, гликокола и ОН группы в 7 положении с образованием вторичных желчных кислот: дезоксихолевой и литохолевой.

Все жёлчные кислоты относятся к поверхностно активным веществам, имеющим в своем составе гидрофобные и гидрофильные участки. Гидрофильными являются ОН - группы, остатки таурина и гликокола, а гидрофобными - радикал жёлчной кислоты. Благодаря дифильности жёлчные кислоты располагаются в поверхностном слое жировой капли и уменьшают поверхностное натяжение.

В результате снижения поверхностного натяжения под действием перистальтики кишечника, выделения СО 2 происходит дробление крупных капель жира на множество мелких - эмульгирование, резко возрастает поверхность соприкосновения капель жира и ферментов.

Липолитические ферменты, участвующие в переваривании жиров, активны при pН 8 - 8,5. Такая среда обеспечивается секрецией бикарбонатов поджелудочной железой.

Основные ферменты переваривания жиров вырабатываются поджелудочной железой и стенкой тонкого кишечника.

В переваривании ТАГ участвует поджелудочная липаза. Она вырабатывается в неактивной форме, и в тонком кишечнике взаимодействует с дополнительным белком колипазой, который повышает активность липазы и обеспечивает контакт фермента с соответствующими жирами. Поджелудочная липаза отщепляет последовательно остатки жирных кислот из альфа-положении с образованием бета - моноацилглицерина (в -МАГ)

Образующиеся бета-МАГ могут в дальнейшем подвергаться расщеплению под действием липазы до глицерина и жирных кислот. Около 50% МАГ подвергается всасыванию.

Переваривание глицерофосфолипидов происходит под действием ферментов поджелудочной железы фосфолипаз, которые чаще всего обозначаются как фосфолипаза А, А 2 , С, Д. Под действием фосфолипазы А 2 отщепляется остаток жирной кислоты из в - положения с образованием продукта неполного распада глицерофосфолипида - лизофосфолипида. Лизофосфолипиды являются поверхностно активными веществами и усиливают процессы эмульгирования жиров.

Под действием фосфолипазы А отщепляется остаток жирной кислоты в б - положении. Фосфолипаза С отрывает остаток фосфорной кислоты, а фосфолипаза Д - остаток холина. Таким образом, при полном распаде глицерофосфолипидов образуются глицерин, жирные кислоты, Н 3 РО 4 , холин.

Эфиры холестерина они расщепляются ферментом холестеролэстеразой.

Переваривание сфинголипидов осуществляется ферментами эстеразами, фосфатазами, амидазами, гликозидазами.

Жиры, их строение и роль в клетке.

Жиры вместе с другими жироподобными веществами |и носят к группе липидов (греч. lipos - жир). По химиче-ской структуре жиры представляют собой сложные соединения трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. Они неполярны, практически нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в неполяр-ных жидкостях, таких как бензин, эфир, ацетон. Содержа-ние в клетках жира обычно невелико - 5-10% от сухого вещества. Однако в клетках некоторых тканей животных (подкожной клетчатке, сальниках) их содержание может достигать до 90%.

Функции жиров:

1. Энергетическая функция. При окислении жиров об-разуется большое количество энергии, которая расходуется на процессы жизнедеятельности. При окислении 1 г жира освобождается 38,9 кДж энергии.

2. Структурная функция. Липиды принимают участие в построении мембран клеток всех органов и тканей.

3. Запасная функция. Жиры могут накапливаться в клетках и служить запасным питательным веществом. Жиры накапливаются в семенах растений (подсолнечник, горчица), откладываются под кожей у животных.

4. Функция терморегуляции. Жиры плохо проводят тепло. У некоторых животных, откладываясь под кожей (у китов, ластоногих), толстый слой подкожного жира защищает их от переохлаждения.

5. Жиры могут служить источником эндогенной воды При окислении 100 г жира выделяется 107 мл воды. Благо даря этому многие пустынные животные могут длительное время обходиться без воды (верблюды, тушканчики).

роль жиров в клетке
функции жиров в клетке
жиры в клетке
строение жиров
Функция жиров в клетке

50% энергии в организме человека выделяется в процессе окисления жиров.

Бурый жир является особым видом жира, его можно увидеть на шее и спине у малышей, в то время как у взрослых этот полезный жир встречается в гораздо меньших количествах. Бурый жир может генерировать в 20 раз больше тепла, нежели простой жир, таким образом, бурый жир создает до 30% всего тепла в организме.

Холестерин ответственен за метаболизм углеводов, без холестерина невозможен синтез кортизона и половых гормонов, вырабатываемых надпочечниками.

Гликолипиды и фосфолипиды входят в состав всех клеток, их синтез происходит в печени и кишечнике, эти жиры защищают печень от ожирения и несут ответственность за поддержание в крови нормального уровня холестерина (они препятствуют его оседанию на стенках сосудов).

Стерины и фосфатиды помогают сохранять неизменный состав цитоплазмы нервных клеток, без них невозможен синтез многих жизненно важных гормонов (половых гормонов и гормонов, вырабатываемых корковым слоем надпочечников), а также образование ряда витаминов (например, витамин Д).

В организме жиры выполняют важные и разнообразные функции.

Часть жиров входит в состав протоплазмы клеток, являясь, таким образом, важным структурным компонентом. Содержание протоплазматического (структурного) жира в тканях и органах постоянно даже при гибели организма от голодания.

Часть структурного жира находится в протоплазме в виде липопротеидов – нестойких соединений с белками.

Этим он существенно отличается от резервного жира, который выполняет роль запасного источника энергии, откладываясь в подкожной клетчатке сальника, на брюшинной клетчатке и других местах скопления жировой ткани.

Количество резервного (запасного) жира у человека составляет от 10% до 20% веса тела. Оно может измениться в зависимости от характера питания, возраста, состояния нервной системы и деятельности желез внутренней секреции.

При нарушении обмена веществ, которые вызывают ожирение, содержание резервного жира может достигать больших величин.

Жиры являются одним из источников энергии необходимой организму человека или животного. При полном окислении 1г жира освобождается 9,3 ккал, тогда как 1 г углеводов или белков дает 4,1 ккал.

Жировая ткань выполняет и чисто механическую роль, защищая кровеносные сосуды и нервы от сдавливания, предохраняя от ушибов и травм. Жировая ткань фиксирует и некоторые внутренние органы (например, почки).

Жир принимает участие в теплорегуляции организма.

Он предохраняет организм охлаждения, так как является плохим проводником тепла.

Жир является хорошим растворителем витаминов А, Д, Е, К и некоторых других биологически активных веществ, по свойствам близких к жирам, но отличающихся строением молекул и ролью в организме.

Жировая ткань – это совокупность клеток, которые выполняют функции аккумуляции запасов организма, что даёт ему энергию. Жировая ткань также выполняет ряд других функций, не менее важных для жизни человека: теплоизоляция (защита организма от холода), функция «защитной подушки» от механических повреждений и обеспечение поступления определенных веществ в кровь.

Жировые клетки начинают формироваться у человека ещё в период внутриутробного развития, начиная с 16 акушерской недели. Пика своего развития жировая ткань достигает в первые годы жизни, затем количество образовавшихся клеток начинает постепенно уменьшаться — это происходит к концу 10-го года жизни. Количество жирового запаса окончательно формируется к 12-13 годам и на протяжении всей жизни может изменяться под влиянием определенных факторов, однако остается индивидуальным для каждого человека.

Строение жировых клеток

Какое же строение имеет жировая клетка человека?

Жировые клетки на 86% состоят из особых веществ, которые образуются из компонентов расщепления пищевых жиров. Данные вещества носят название триглицериды – именно они являются источником энергии и составляют 92% всех запасов организма. Жировой резерв необходим для роста и развития, репродуктивных и физиологический процессов, происходящих в организме.

На запасы гликогена и белка приходится всего до 8% — эти вещества служат источником энергии при изнурительной физической нагрузке и кратковременного голодания.

Структура жировой прослойки неоднородная – она располагается под кожей и над внутренними органами человека в виде долек от 3 до 8 мм. В районе брюшной полости жир откладывается преимущественно под кожей.

Существует особый орган в области живота под названием «сальник» – он способен накапливать жир, который затем транспортируется в забрюшинном пространстве. Жиром укрыты все органы брюшной полости: поджелудочная железа, печень, кишечник, аорта и почки.

Типы жировой прослойки

Различают три типа жировой прослойки:

Подкожная — жировые клетки располагаются непосредственно под кожей, преимущественно в области живота.
Её толщина у людей с нормальным весом не превышает 5-7 см, если она 10-15 см – то это указывает на лишний вес, если более 15 см – то на ожирение.
Под мышцами – располагаются в области мышц (стратегический запас).
Внутренняя – располагается на поверхности внутренних органов.

Жировая ткань бывает двух типов: белая и серая.

Основные функции (согревание, защита, энергия) отводятся именно белой ткани, а вот серая играет совершенно иную роль. В человеческом организме серой ткани очень мало, в то время как белой может быть более чем достаточно. Белая жировая ткань имеет желтый или желтоватый оттенок, а серая – серый, коричневатый или бурый (такой её цвет обусловлен содержанием пигмента «цитохрома»).

Белая жировая ткань имеет свойство быстро увеличиваться в объеме (диаметр клеток может возрастать до 20-25 мм).

Белая ткань образуется из преадипоцитов, которые постепенно превращаются в полноценные жировые клетки. Их объем может изменяться в зависимости от питания, физических нагрузок или синтеза гормонов.

Бурая жировая ткань обеспечивает организм теплом, согревая органы – её много у животных, это позволяет им уходить в зимнюю спячку и не замерзать. Когда животное долго спит – обменные процессе и выделение тепла практически прекращается, а оптимальная температура внутренних органов поддерживается за счёт серой жировой ткани.

Взрослый человек имеет совсем небольшое количество серой ткани, однако у новорожденных детей её немного больше – так предусмотрела природа.

Затем с годами её количество постепенно уменьшается, а белой жировой ткани наоборот становится больше. Серая ткань в чистом виде имеется в районе щитовидной железы и почек.

Смешанные жировые клетки (белые и серые) располагаются в области лопаток, между ребрами и на плечах человека.

Они отличаются друг от друга не только цветом и функциями, но и структурой. Строение жировых клеток в серой и белой тканях так же различно. Внутри клеток белой ткани расположены пузырьки с размером практически во всю клетку, при этом её ядро немного сплюснутой формы. Ядро серой ткани круглой формы, а пузырьков в таких клетках множество. В них имеются митохондрии, с содержащимся цитохромом — именно это вещество и придает клеткам коричневатый или серый цвет.

В свою очередь в митохондриях происходят физиологические процессы, благодаря которым вырабатывается тепло.

Функция жировой ткани

Жир необходим человеку для таких процессов:

Выработка гормонов.
Прослойка жира способна вырабатывать гормоны, в первую очередь — эстроген и лептин, которые участвуют во многих физиологических процессах, происходящих в человеческом организме.
Энергия и тепло. Энергия аккумулируется в виде жира. Основной её источник — углеводы, полученные с пищи. Недостаточное их поступление способствует расщеплению гликогенов (жировых запасов в мышцах), а избыточное – отложение их под кожей.
Когда гликоген заканчивается в организме начинается непосредственное расщепление жиров на глюкозу.
Построение кожи.
Формирование нервной ткани.
Биохимические реакции (усвоение витаминов и микроэлементов).
Защита от механических воздействий.
Жировая ткань, располагаясь вокруг органов и под кожей обеспечивает надежное положение (каждый орган находится на своём месте), а также защиту от сотрясений и травм. Именно поэтому опущение органов часто происходит лишь у худых людей.

Жировая ткань способна накапливать в себе токсические вещества, поэтому её уменьшение не только улучшает фигуру, но и оздоравливает организм. С потерей лишнего веса становятся заметны также косметологические изменение: улучшается цвет лица, исчезают боли в правом подреберье, кожа становится упругой и подтянутой.

Распределение жировой ткани

Жир в теле человека распределяется неравномерно, причём у мужчин и женщин по-разному.

У мужчин он расположен более равномерно, составляя 13-18% от общей массы тела. У женщин жир откладывается преимущественно в области живота, бедер и молочных желез (процент жира от 17 до 26%). Жировые клетки у представителей сильного пола немного плотнее чем у женщин, поэтому у них не появляется целлюлит. Говорить об избыточной массе тела можно, когда процент превышает допустимый показатель. Ожирение означает, когда у человека наблюдаются два типа жировой прослойки (периферический и центральный) и её объем превышает допустимый процент (для женщин до 25%, для мужчин 18%).

Причины ожирения

Многие задаются вопросом — откуда берутся лишние килограммы?

Причины лишнего веса могут быть разными:

Несоответствие потребляемой энергии с расходуемой. При обильном питании и малоподвижном образе жизни жировая прослойка быстро растет, поэтому развивается ожирение.
Тут важную роль играет питание и физическая активность.
Генетическая предрасположенность. Помимо набора генов, по наследству человеку от его родителей передаются и пищевые привычки. Например, если с детства человек привык употреблять высококалорийную пищу, то в более старшем возрасте эта привычка может сохраниться.
Возрастные факторы. Чем старше человек, тем проще он набирает лишний вес – это связано с замедлением обмена веществ, в результате чего энергия расходуется медленно.
Гормональный дисбаланс (эндокринное ожирение).
Данный тип ожирения возникает в результате нарушения функций гормонов.

Последствия ожирения

Избыточный вес может являться причиной развития многих болезней. В первую очередь наблюдаются нарушения в сердечно-сосудистой системе: увеличивается нагрузка на сердце, повышается уровень инсулина и холестерина, что нередко приводит к образованию тромбов. Также возрастает риск инфаркта миокарда и инсульта.

Полных людей часто беспокоит отдышка – они не могут подняться по лестнице без остановок или ездить стоя в транспорте продолжительное время.

Ещё одно серьезное заболевание, которое может крыться под лишним весом – это сахарный диабет (1 и 2 типа). У людей, которых индекс массы тела превышает 10% существует риск развития этого эндокринного заболевания в 10 раз выше, чем у людей с нормальным весом.

Жировые отложения – это прежде всего большая нагрузка на скелет, мышцы и суставы, что со временем приводит к артрозу, радикулиту и деформациям позвоночника.

Бесплодие как последствие ожирения

Для женщин репродуктивного возраста особенно опасен лишний вес, поскольку он может привести к бесплодию.

Женщины, которые страдают ожирением 1 степени имеют шанс на зачатие ребенка на 25% меньше, чем люди с нормальной массой тела. Даже если женщине с избыточным весом удалось забеременеть, то возрастает не только угроза выкидыша, но и развитие таких заболеваний как гестационный диабет, тромбоз, гипертония, нарушение сердечного ритма и плохая свертываемость крови.

Также повышенная масса тела может спровоцировать обильные кровотечения при родах и воспалительный процесс в органах малого таза. Вот почему важно избавляться от лишних килограммов до беременности.

Бесплодие на фоне ожирения развивается в результате нарушения функций половых гормонов. Жировая прослойка производит чрезмерный выброс андрогенов, который блокирует овуляцию (выход яйцеклетки из фолликула).

При этом у женщины наблюдается нерегулярный менструальный цикл, повышенная жирность кожи и усиленный рост волос на теле в нежелательных местах. Немаловажную роль в развитии бесплодия при избыточной массе тела играет инсулинорезистентность. Данное явление обуславливается сниженной чувствительностью рецепторов тканей к инсулину, что приводит к его усиленной выработки.

Таким образом, повышенный инсулин в крови провоцирует увеличение жировой прослойки.

Лечение ожирения

Чтобы вылечить ожирение женщине необходимо обратиться к эндокринологу и диетологу. Врач в первую очередь проведет диагностику, с целью определения состояния здоровья пациентки и выявления причины избыточного веса.

Если ожирение вызвано неправильным питанием и малоподвижным образом жизни, то назначается лечебная диета и легкие физические упражнения. Данные рекомендации женщина должна соблюдать независимо от типа и причин ожирения. Если же лишние килограммы накапливаются в результате гормональных нарушений, то потребуется гормональная терапия (схема лечения разрабатывается строго доктором).

Если женщине удается успешно похудеть – это ещё не означает достижения цели, поскольку важно также поддерживать нормальный вес: регулярно заниматься спортом, правильно питаться, проводить время на свежем воздухе.

Это поможет поддерживать оптимальное строение жировых клеток. Нередко бывают ситуации, при которых женщина похудев, по-прежнему не может забеременеть – это означает, что обмен веществ ещё не успел прийти в норму.

1. Они являются источником энергии: при окислении в организме 1 г жира выделяется 9 ккал.

2. При полном сгорании жиров в организме образуется большое количество воды. Так, при окислении 100 г жиров выделяется 100 г эндогенной воды, что имеет особое значение в экстремальных условиях, например при жажде.

3. Липиды выполняют структурно-пластическую роль, так как входят в состав клеточных и внеклеточных мембран всех тканей.

4. Жиры являются растворителями витаминов А, В, Е, К и способствуют их усвоению.

5. Мембранные структуры клеток, образованные двумя слоями фосфолипидов и белковой прослойкой, содержат ферменты, при участии которых обеспечивается упорядоченность потоков метаболитов в клетки (воды, солей, аминокислот, сахара) и из них (продуктов обмена веществ).

6. С жирами в организм вводятся биологически активные вещества, обладающие противосклеротическими свойствами: фосфолипиды, токоферолы, стерины, полинасыщенные жирные кислоты (ПНЖК).

7. Липиды, входящие в состав нервных клеток и их отростков, обеспечивают направленность потоков нервных сигналов.

8. Из липидов образуются некоторые гормоны (половые, коры надпочечников), а также витамин D.

9. Липиды кожи и внутренних органов выполняют защитную роль.

10. В организме человека и животных липиды предохраняют тело от переохлаждения, так как препятствуют отдаче тепла, а также от механического повреждения (например, сердце, почки).

11. Липиды, выделяемые сальными железами, придают коже эластичность, предохраняют ее от высыхания и растрескивания.

При исключении жиров из пищи или при их недостатке (даже если достаточны калорийность и количество белка) рост животных замедляется, продолжительность жизни сокращается, имеет место задержка воды в организме,нарушение функции почек. В тканях снижается синтез белка, фосфолипидов и других веществ, кожа становится необычно проницаемой, развиваются дерматиты, повышается проницаемость капилляров. Кроме того, отмечается потеря способности к оплодотворению у самцов и развивается бесплодие у самок. Избыточное содержание жиров в пище также является неблагоприятным фактором. Может развиться ожирение и нарушение функции печени, сердечно-сосудистой системы, отмечается связь липемии (высокого содержания жира в крови) с атеросклерозом. Принято считать, что в рационе здорового человека, живущего в средней полосе, жиры должны составлять около 30% общей калорийности пищи, что составляет 90-100 г жиров в день. Рекомендуется снижать содержание жиров в рационе до 25% по калорийности для людей, проживающих в южных районах. В то же время для северных районов потребность в жирах должна составлять 35%.

В организме человека жир находится в двух видах: структурный (протоплазматический) и резервный (в жировые депо).

Структурный жир в клетках входит в состав особых включений или сложных, относительно прочных соединений с белками, которые называются липопротеиновыми комплексами. Они содержатся в крови, участвуют в построении клеточных органелл (ядра, рибосом, митохондрий). Количество протоплазматического жира поддерживается в органах и тканях на постоянном уровне, который не изменяется даже при голодании.

Резервный (запасной) жир накапливается в жировых депо: под кожей (подкожный жировой слой), в брюшной полости (сальник), около почек (околопочечный жир). Степень накопления резервного жира зависит от ряда причин: характера питания, уровня энергозатрат, возраста, пола, конституционных особенностей организма, деятельности желез внутренней секреции. В запасном жире постоянно происходит синтез и распад; он является источником обновления внутриклеточного структурного, жира.

В составе пищевых продуктов различают жиры «видимые» (сливочное и растительное масло, маргарин и др.) и «скрытые», или невидимые, жиры (в мясе, рыбе, молоке и др.).

Жиры обладают различными физическими свойствами и составом в зависимости от входящих в них жирных кислот. В настоящее время известно свыше 100 жирных кислот. Однако в наиболее распространенных пищевых жирах находится сравнительное небольшое их число.

Жирные кислоты делятся на две большие группы: твердые при нормальной температуре насыщенные жирные кислоты

Ненасыщенные жирные кислоты

Важнейшим биологическим свойством ПНЖК является участие в образовании высокоактивных комплексов фосфолипидов, вместе с которыми они входят в состав клеточных мембран, миелиновых оболочек, соединительной ткани и др. От обеспеченности организма ПНЖК зависит синтез простагландинов, так называемых «гормонов тканей», т.к они синтезируются непосредственно из фосфолипидов мембран. Установлена связь ПНЖК с обменом холестерина. Они образуют с ним эфиры, которые легко удаляются из организма с желчью, способствуя снижению уровня холестерина крови. ПНЖК являются мощным противосклеротическим фактором. Кроме того, они оказывают нормализующее действие на стенки кровеносных сосудов, повышают их эластичность, снижают проницаемость. Они препятствуют тромбообразованию, повышают устойчивость организма к инфекционным заболеваниям, радиационным воздействиям, канцерогенным факторам. Они необходимы для нормального образования и роста клеток кожи.

Ненасыщенные жирные кислоты

Наибольшее значение не только по степени распространения, но и по своим свойствам имеют следующие жирные кислоты: стеариновая, пальмитиновая, олеиновая, линолевая и линоленовая.
От наличия двойных связей и их количества (две двойные связи, три двойные связи и т.д.) в молекуле зависят все основные свойства ненасыщенных жирных кислот, в том числе и их жидкая консистенция.

Непредельные (ненасыщенные) жирные кислоты широко представлены в пищевых продуктах.
Одним из свойств ненасыщенных жирных кислот является способность к окислению, накоплению окисленных продуктов и последующей их порче.
Наиболее часто встречается в жирах ненасыщенная жирная кислота с одной двойной связью - олеиновая (С 17 Н 33 СООН), которая содержится как в растительных, так и в животных жирах.

Особую группу ненасыщенных жирных кислот составляют полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК): линоленовая (С 17 Н 31 СООН) - с двумя двойными связями; линоленовая (С 17 Н 29 СООН) - с тремя двойными связями; арахидоновая (С 17 Н 39 СООН) имеет четыре двойные связи. Все эти жирные кислоты относятся к незаменимым факторам питания, так как обладают высокой биологической активностью, многие относят их к витаминам (B 1). Они почти не образуются в нашем организме.
Важнейшим биологическим свойством ПНЖК является участие в образовании высокоактивных комплексов фосфолипидов, вместе с которыми они входят в состав клеточных мембран, миелиновых оболочек, соединительной ткани и др. От обеспеченности организма ПНЖК зависит синтез простагландинов, так называемых «гормонов тканей», т. к они синтезируются непосредственно из фосфолипидов мембран. Установлена связь ПНЖК с обменом холестерина. Они образуют с ним эфиры, которые легко удаляются из организма с желчью, способствуя снижению уровня холестерина крови. ПНЖК являются мощным противосклеротическим фактором. Кроме того, они оказывают нормализующее действие на стенки кровеносных сосудов, повышают их эластичность, снижают проницаемость. Они препятствуют тромбообразованию, повышают устойчивость организма к инфекционным заболеваниям, радиационным воздействиям, канцерогенным факторам. Они необходимы для нормального образования и роста клеток кожи.

Средняя потребность взрослого человека в жире составляет 80-100 г/сут, в том числе растительного масла 25-30 г, ПНЖК - 2-6 г, холестерина - 1 г, фосфолипидов - 5 г.

Возраст, пол	Потребность в жирах по группам интенсивности труда, г
Возраст, пол
Мужчины 18-29 30-39 40-59	103 99 93	110 106 101	117 114 108	136 132 126	158 150 143
Женщины 18-29 30-39 40-59	88 84 81	93 90 86	99 95 92	116 112 106	- - -

В составе природных жиров и масел содержится целый ряд жизненно важных веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности человеческого организма, например, сопутствующие жирам фосфолипиды (фосфатиды).